黃蕓夢(mèng), 汪家權(quán), 胡淑恒, 李 凱

(合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

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瓦埠湖豐、枯水期大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征

黃蕓夢(mèng), 汪家權(quán), 胡淑恒, 李 凱

(合肥工業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院,安徽 合肥 230009)

為了解瓦埠湖底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征,于2012年豐水期(6月)和枯水期(11月)對(duì)瓦埠湖河道及主體湖區(qū)19個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)查。共采集到底棲動(dòng)物28種,其中寡毛類10種,軟體動(dòng)物4種,水生昆蟲11種,其他3種。豐水期檢出23種,其中寡毛類9種,軟體動(dòng)物3種,水生昆蟲8種,其他3種?？菟跈z出14種,其中寡毛類4種,軟體動(dòng)物3種,水生昆蟲6種,其他1種。整體來看,瓦埠湖底棲動(dòng)物種類組成中,水生昆蟲是第1大類群(39.29%),其次是寡毛類(35.71%),軟體動(dòng)物和其他所占比例較小。

瓦埠湖;底棲動(dòng)物;群落結(jié)構(gòu)

底棲動(dòng)物是水域生態(tài)系統(tǒng)中重要組成部分,也是河流生境中分布最廣泛的物種之一[1],具有活動(dòng)范圍相對(duì)固定、生命周期較長、生活習(xí)性相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。底棲動(dòng)物的群落組成決定了河流中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的方式,其種類組成和分布與化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand,COD)、溶解氧等環(huán)境因子也密切相關(guān)[2]。底棲動(dòng)物多樣性是水域生態(tài)系統(tǒng)中重要的評(píng)價(jià)指標(biāo),其種類和密度的變化可以反映水域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的好壞[3],因此底棲動(dòng)物群落生態(tài)學(xué)研究對(duì)湖泊流域的保護(hù)、管理和利用具有重要的指導(dǎo)作用。

瓦埠湖是安徽省境內(nèi)淮河流域最大的湖泊,湖面狹長,南北長約51 km,豐水面積168 km2,平水面積160 km2,枯水面積156 km2,屬河流型湖泊[4],具有防洪、灌溉、養(yǎng)殖、供水及旅游等多種功能。瓦埠湖與巢湖構(gòu)成了“引江濟(jì)淮”(長江—巢湖—瓦埠湖—淮河)輸水干線的2個(gè)重要水體[5]。其自身水質(zhì)的變化及巢湖水進(jìn)入后可能導(dǎo)致的湖泊富營養(yǎng)化問題已受到廣泛關(guān)注。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,自2011年起瓦埠湖營養(yǎng)狀態(tài)已從中營養(yǎng)狀態(tài)向富營養(yǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變[6],因此系統(tǒng)研究瓦埠湖流域水質(zhì)變化及其影響因素十分必要。目前,該方面的研究報(bào)道十分有限,且多限于對(duì)瓦埠湖流域土壤氮磷分布[7]、沉積物中氮磷賦存形態(tài)[8]等物化方面以及浮游藻類[9]的研究,有關(guān)瓦埠湖底棲動(dòng)物的研究報(bào)道很少。本文調(diào)查研究了2012年瓦埠湖流域基本指標(biāo)以及底棲動(dòng)物豐水期和枯水期的種類數(shù)、密度等的動(dòng)態(tài)變化,探討了底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)特征及其與水環(huán)境的關(guān)系,以期為瓦埠湖流域生物多樣性保護(hù)及評(píng)價(jià)“引江濟(jì)淮”工程對(duì)水生態(tài)的影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

瓦埠湖位于安徽省中部,屬亞熱帶季風(fēng)氣候[10]。湖寬最寬處約6 km,豐水位18.9 m,枯水位15.5 m,最大深度4.5 m,湖底高程15.5 m。流域呈扇形,屬丘陵區(qū)。流域內(nèi)地勢(shì)東南高,向西北漸低。瓦埠湖右岸主要支流有金小堰、萬小河、莊墓河;左岸主要支流有陡澗河、護(hù)城河[11]。湖水經(jīng)東淝河下段與壽縣北五里廟,過東淝河閘,北流至趙臺(tái)子注入淮河。

1.2 采樣點(diǎn)位、樣品采集和處理

根據(jù)瓦埠湖現(xiàn)狀,共選擇19個(gè)采樣點(diǎn),其中河道4個(gè)、主體湖區(qū)15個(gè)。在區(qū)域上,上部6個(gè),分別為采樣點(diǎn)WH01～WZ04;中部6個(gè),分別為采樣點(diǎn)WZ05～WH03;下部7個(gè),分別為采樣點(diǎn)WZ09～WH04,如圖1所示。其中,采樣點(diǎn)WH01位于新河河道,WH02位于陡澗河河道,WH03位于莊墓河河道,WH04位于東淝河河道。分別于2012年6月(豐水期)和11月(枯水期)進(jìn)行采樣。

底棲動(dòng)物樣品采集:采用改良的蘇伯氏網(wǎng)(面積0.16 m2,網(wǎng)目是60目) 在水深小于1 m的淺岸帶或河流淺灘進(jìn)行采集,每個(gè)點(diǎn)采2～4個(gè)重復(fù)樣,合并成1個(gè)混合樣。所采樣品立即用河水洗干凈,然后裝入塑料袋中密封,帶回室內(nèi)分揀,放入標(biāo)本瓶并加入4%的福爾馬林溶液進(jìn)行固定和保存,運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室鏡檢。

水質(zhì)檢測(cè):在采集底棲動(dòng)物樣品的同時(shí),用Hach便攜式水質(zhì)分析儀同步測(cè)定pH值和溶解氧,采集水質(zhì)樣品帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水環(huán)境指標(biāo),包括總氮(TN)、總磷(TP)和葉綠素a等,各指標(biāo)的測(cè)定方法參照文獻(xiàn) [12]。

圖1 瓦埠湖采樣點(diǎn)位分布

2 結(jié)果與分析

2.1 豐、枯水期水質(zhì)理化特征

不同季節(jié)瓦埠湖流域水環(huán)境因子比較見表1所列。結(jié)果顯示,瓦埠湖流域的相關(guān)環(huán)境因子數(shù)值均高于枯水期。其中,豐水期和枯水期的pH值、TN質(zhì)量濃度均較高,甚至在點(diǎn)位WH02和WH03處,pH值超過10,該采樣點(diǎn)分別處于陡澗河和莊墓河河道范圍,較高的pH值可能是附近存在重要的污染源;枯水期的TN平均質(zhì)量濃度為1.90 mg/L,只在點(diǎn)位WZ07、WZ10、WZ11均大于1.50 mg/L,接近Ⅴ類水體。溶解氧變幅較大,WH02處低至9.02、10.98 mg/L,而WZ10處高達(dá)12.49、12.88 mg/L。葉綠素含量呈現(xiàn)豐水期>枯水期趨勢(shì),處于豐水期的春季藻類生物量最高。從湖泊縱向分布上看,各項(xiàng)環(huán)境因子依次為上部>中部>下部。

表1 瓦埠湖流域豐水期和枯水期環(huán)境因子比較

2.2 群落結(jié)構(gòu)組成

調(diào)查期間共采集到底棲動(dòng)物28種,其中寡毛類10種,軟體動(dòng)物4種,水生昆蟲11種,其他3種,常見種為蘇氏尾鰓蚓(Branchiurasowerbyi)、霍甫水絲蚓(Limnodrilushoffmeisteri)、環(huán)棱螺(Bellamyasp.)、一種搖蚊(Compteromesasp.)、小搖蚊(Microchironomussp.)、長足搖蚊(Tanypusspp.)及寡鰓齒吻沙蠶(Nephtysobigobranchia)。底棲動(dòng)物名錄及調(diào)查周期內(nèi)各類群組成比例見表2、表3所列。

表2 瓦埠湖底棲動(dòng)物名錄

續(xù)表

注:“+”數(shù)為該物種在采樣點(diǎn)出現(xiàn)的頻數(shù)。

表3 底棲動(dòng)物各類群不同時(shí)期組成比例 %

豐水期檢出23種,其中寡毛類9種,軟體動(dòng)物3種,水生昆蟲8種,其他3種;常見種為蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、一種搖蚊(Compteromesasp.)及寡鰓齒吻沙蠶?？菟跈z出14種,其中寡毛類4種,軟體動(dòng)物3種,水生昆蟲6種,其他1種;常見種為蘇氏尾鰓蚓、一種搖蚊(Compteromesasp.)、長足搖蚊(Tanypusspp.)及寡鰓齒吻沙蠶。整體來看,瓦埠湖底棲動(dòng)物種類組成中,水生昆蟲是第1大類群且枯水期所占比例為42.86%,高于豐水期的34.79%;其次是寡毛類,豐水期所占比例高于枯水期;軟體動(dòng)物和其他種類在調(diào)查周期內(nèi)分別占14.29%、10.71%。

2.3 多樣性指數(shù)

物種多樣性具有2種含義:① 種的數(shù)目或豐富度,它是指一個(gè)群落或生境中物種數(shù)目的多寡;② 種的均勻度,它是指一個(gè)群落或生境中全部物種個(gè)體數(shù)目的分配狀況,反映數(shù)目分配的均勻程度。多樣性指數(shù)是反映物種豐富度和均勻度的綜合指標(biāo),現(xiàn)采用香農(nóng)威納指數(shù)對(duì)底棲動(dòng)物群落的時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究。水生生態(tài)系統(tǒng)的香農(nóng)威納指數(shù)見表4所列。香農(nóng)威納指數(shù)計(jì)算公式為:

其中,H為物種的多樣性指數(shù);S為物種數(shù)目;Pi為屬于種i的個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。

表4 水生生態(tài)系統(tǒng)的香農(nóng)威納指數(shù)

計(jì)算得到調(diào)查周期內(nèi)的香農(nóng)威納指數(shù)值H為1.81;豐水期的香農(nóng)威納指數(shù)H豐為1.83;枯水期的香農(nóng)威納指數(shù)H枯為1.79。查表4可得,瓦埠湖生態(tài)系統(tǒng)的物種分布處于一般級(jí)別,物種豐富度較低,個(gè)體分布比較均勻,水體處于中度污染狀態(tài)。鑒于瓦埠湖水質(zhì)的現(xiàn)狀及其主要污染物,需要結(jié)合湖泊生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況調(diào)查情況,實(shí)施流域水體污染的防治工作。

2.4 現(xiàn)存量

調(diào)查周期內(nèi)各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物密度見表5所列。豐水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～3 056ind/m2,平均值為656.89ind/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為801.28;枯水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～912ind/m2,平均值為197.05ind/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為260.63。

調(diào)查周期內(nèi)各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物生物量見表6所列。豐水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～72.11g/m2,平均值為15.30g/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為22.43;枯水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～377.80g/m2,平均值為33.83g/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為86.71。

在豐水期和枯水期,采樣點(diǎn)WH02處底棲動(dòng)物的密度和生物量均為0。該采樣點(diǎn)位于陡澗河河道范圍,初步判斷因河流局部受污染,空間內(nèi)部未見底棲動(dòng)物。

表5 瓦埠湖調(diào)查周期內(nèi)各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物密度 ind/m2

表6 瓦埠湖調(diào)查周期內(nèi)各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物生物量 g/m2

2.5 空間分布和季節(jié)變化

瓦埠湖底棲動(dòng)物豐水期各采樣點(diǎn)物種數(shù)變動(dòng)在0～10種。物種數(shù)最多的采樣點(diǎn)為WZ02,10種;其次為WH04,8種;其他采樣點(diǎn)均不超過7種?？菟诟鞑蓸狱c(diǎn)物種數(shù)變動(dòng)在0～6種,物種數(shù)最多的采樣點(diǎn)為WH03、WH04及WZ14,均為6種;其次為WZ13,5種;其他采樣點(diǎn)均不超過5種。

具體情況見表7所列。

表7 瓦埠湖調(diào)查周期內(nèi)各采樣點(diǎn)底棲動(dòng)物物種數(shù)分布

(1) 豐水期。河道檢出物種數(shù)排序?yàn)椋?/p>

東淝河(8種)>莊墓河(6種)>

新河(4種)>陡澗河(0種)；

主體湖區(qū)檢出物種數(shù)排序?yàn)椋?/p>

下部(29種)>中部(21種)>上部(19種)。

(2) 枯水期。河道檢出物種數(shù)排序?yàn)椋?/p>

東淝河(6種)=莊墓河(6種)>

新河(3種)>陡澗河(0種)；

主體湖區(qū)檢出物種數(shù)排序?yàn)椋?/p>

下部(28種)>中部(13種)>上部(11種)。

整體來看,河道檢出物種數(shù)排序?yàn)闁|淝河>莊墓河>新河>陡澗河，主體湖區(qū)檢出物種數(shù)排序?yàn)橄虏?中部>上部。綜合采樣情況,從瓦埠湖縱向分布上看,底棲動(dòng)物物種數(shù)呈現(xiàn)從上到下逐漸增多的趨勢(shì)。

3 討 論

近年來,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,對(duì)瓦埠湖的開發(fā)強(qiáng)度也不斷上升,自然生態(tài)和水環(huán)境開始呈現(xiàn)出惡化趨勢(shì),湖泊面積減少,濕地嚴(yán)重萎縮,嚴(yán)重?fù)p害了人民群眾的健康和環(huán)境權(quán)益,流域內(nèi)居民的飲用水安全也面臨壓力。通過瓦埠湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)基線調(diào)查項(xiàng)目的實(shí)施可以明確瓦埠湖目前面臨的主要生態(tài)環(huán)境問題,識(shí)別瓦埠湖生態(tài)安全的影響因子和影響程度,為科學(xué)決策瓦埠湖區(qū)域污染綜合防治、保護(hù)飲用水水質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

流域內(nèi)污染主要為農(nóng)業(yè)類面源污染和水產(chǎn)養(yǎng)殖、生活污染方面的點(diǎn)源污染。

(1) 農(nóng)田面源污染較重。瓦埠湖流域農(nóng)業(yè)集約化程度較高,種植、養(yǎng)殖業(yè)較為發(fā)達(dá),污染治理重視不夠。流域共有耕地面積13.018×104hm2(195.27×104畝),年平均施用磷肥3.56×104t、氮肥7.23×104t、復(fù)合肥3.92×104t,總施肥量達(dá)14.71×104t(畝均75.3kg),顯著高于全國平均水平。農(nóng)業(yè)化肥污染調(diào)查結(jié)果顯示,農(nóng)業(yè)化肥對(duì)污染物入湖量的貢獻(xiàn)分別為COD占50.63%、TP占71.53%、TN占59.43%,可見農(nóng)業(yè)化肥的流失量占污染物入湖量的大部分,對(duì)瓦埠湖水質(zhì)有較大影響。

(2) 工業(yè)點(diǎn)源污染治理有待加強(qiáng)。瓦埠湖流域循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足,清潔生產(chǎn)程度不高,企業(yè)污染治理能力距離治理要求還有很大差距。流域環(huán)境污染控制和環(huán)境執(zhí)法能力還不能滿足環(huán)境管理工作的要求,部分地區(qū)存在有法不依現(xiàn)象。

(3) 流域畜禽養(yǎng)殖污染尚未得到有效控制。流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖量大,分布區(qū)域廣,農(nóng)戶分散飼養(yǎng)的無處理設(shè)施,規(guī)模養(yǎng)殖場大部分設(shè)施簡易,處理不徹底。湖內(nèi)投餌造成水體污染,圍網(wǎng)養(yǎng)殖面積過大。

(4) 農(nóng)村生活污染物處理水平較低。沿湖鄉(xiāng)鎮(zhèn)均未配套建設(shè)垃圾填埋場所和生活污水處理設(shè)施,大量有機(jī)垃圾和生活污水直接排入附近河渠,最終匯入瓦埠湖。生活污染治理投入不足,致使其成為流域的重要污染來源之一。

徒澗河、莊墓河、東淝河作為瓦埠湖的入湖河流分別流入瓦埠湖北部湖區(qū)、中部湖區(qū)、南部湖區(qū),流域內(nèi)污染物主要通過入湖河流的運(yùn)送進(jìn)入湖區(qū),同時(shí)污染入湖河流與湖區(qū)水體,入湖河流的水質(zhì)狀況直接影響湖區(qū)水體的水質(zhì)。到目前瓦埠湖水質(zhì)保持穩(wěn)定并逐漸好轉(zhuǎn),瓦埠湖出入湖河流水質(zhì)穩(wěn)定保持在Ⅲ類,湖區(qū)水質(zhì)總體達(dá)到Ⅲ類,TP含量有一定超標(biāo),但已有一定好轉(zhuǎn)。

4 結(jié) 論

(1) 調(diào)查期間共采集到底棲動(dòng)物28種,其中寡毛類10種,軟體動(dòng)物4種,水生昆蟲11種,其他3種。整體來看,瓦埠湖底棲動(dòng)物種類組成中,水生昆蟲是第1大類群(39.29%),其次是寡毛類(35.71%),軟體動(dòng)物和其他所占比例較小。

(2) 底棲動(dòng)物密度,豐水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～3 056ind/m2,平均值為656.89ind/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為801.28;枯水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～912ind/m2,平均值為197.05ind/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為260.63。底棲動(dòng)物生物量,豐水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～72.11g/m2,平均值為15.30g/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為22.43;枯水期各采樣點(diǎn)數(shù)值為0～377.80g/m2,平均值為33.83g/m2,標(biāo)準(zhǔn)差為86.71。

(3) 河道檢出物種數(shù)排序?yàn)闁|淝河>莊墓河>新河>陡澗河，主體湖區(qū)檢出物種數(shù)排序?yàn)橄虏?中部>上部。綜合分析采樣情況,從瓦埠湖縱向分布上看,底棲動(dòng)物物種數(shù)呈現(xiàn)從上到下逐漸增多的趨勢(shì)。

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(責(zé)任編輯 張淑艷)

Community structure of macrozoobenthos in wet and dry seasons of Wabu Lake

HUANG Yunmeng, WANG Jiaquan, HU Shuheng, LI Kai

(School of Resources and Environmental Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

In order to explore the community structure of the zoobenthos in Wabu Lake, 19 sampling sites in the lake and nearby rivers were investigated in both wet season(June) and dry season(November) in 2012. A total of 28 species were identified, including 10 oligochaetes, 4 mollusks, 11 species of aquatic insects and 3 species of other faunas. A total of 23 species were identified during the wet season, including 9 oligochaetes, 3 mollusks, 8 species of aquatic insects and 3 species of other faunas. A total of 14 species were identified during the dry season, including 4 oligochaetes, 3 mollusks, 6 species of aquatic insects and 1 species of other faunas. In conclusion, of all the zoobenthos in Wabu Lake, aquatic insects have the largest variety of categories(39.29%), followed by oligochaetes(35.71%), leaving mollusks and the others taking up very small percentages.

Wabu Lake; zoobenthos; community structure

2016-01-12；

2016-03-09

“十二五”國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(2012ZX07103-004)

黃蕓夢(mèng)(1990-),女,安徽淮南人,合肥工業(yè)大學(xué)碩士生; 汪家權(quán)(1957-),男,安徽太湖人,博士,合肥工業(yè)大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,通訊作者,E-mail:jiaquan.wang@163.com.

10.3969/j.issn.1003-5060.2017.07.022

Q958.8

A

1003-5060(2017)07-0978-06